Pakjes bestellen via het internet, graag hebben we dat zo goedkoop mogelijk en liefst ook zo snel mogelijk geleverd. Nog niet zo lang geleden lag Amazon Duitsland zwaar onder vuur omdat ze hun arbeiders onderbetaald en in slechte werkomstandigheden lieten werken. Wat de klanten vanuit hun luie stoel bestelden, vergde in de magazijnen heel wat fysieke arbeid.. Want wat je je ook kan inbeelden, waarschijnlijk heeft Amazon het. Mensen liepen door de ellenlange gangen en haalden er 150 duizend items per dag uit, met kerstmis kan dat zelfs oplopen tot een half miljoen per dag! Dit werk duurzaam uitvoeren kan men echter niet zonder technologie.

In plaats van mensen eindeloze kilometers te laten lopen door de gangen, brengen Kiva robots de rekken nu naar de order pickers. De technologische ontwikkeling van deze start-up, voor 750 miljoen $ verkocht aan Amazon, begon uit de software van robots die deelnamen aan de RoboCup voetbalwedstrijd. Ook daar moet het team robots samenwerken om hun doel, een partijtje voetbal winnen, te bereiken. Nu zwermen 3000 robots per magazijn uit om de rekken op te zoeken, ze op te heffen en naar de laadstations te brengen. Een hele klus om geen verkeersopstoppingen te creëren en de robots op tijd naar de laadstations te brengen. Bovendien hebben de verschillende producten geen vaste plaats, bij Kerstmis staan de kerstartikelen vooraan en de valentijnartikelen verder, na verloop van tijd wisselt dat. Zo wordt het magazijn continue dynamisch herschikt zodanig dat de robots zo min mogelijk moeten rijden en alles dus ook zo snel mogelijk gaat. Aangekomen aan de order picker moet de persoon de nodige items vanuit de schabben opraken, inscannen en in de doos voor verzending steken.

 

Die laatste stap is voor ons als mensen, heel gemakkelijk. Daarom dat deze arbeiders er ook amper voor betaald worden. In massaproductie worden industriële robots al decennia lang gebruikt voor dergelijke “pick and place”-opdrachten. Een productielijn is volledig gekend en de producten hebben steeds dezelfde vorm, waardoor de robotgrijper en zijn voorgeprogrammeerde bewegingen geoptimaliseerd kunnen worden. De één miljoen verschillende objecten in zo een distributiecentrum echter gaan van een eenvoudige vorm, een boek of vierkante verpakkingsdoos, tot een verscheidenheid aan vormen, afmetingen en materialen: van een teddybeer tot een halsketting. Onze eigen handigheid is fascinerend: al onze spieren die ingenieus samenwerken om zowel een naald als hamer te hanteren. Een mechanische hand is echter vaak nog duur, fragiel en mist de handigheid om die verscheidenheid aan objecten goed vast te nemen. De opdracht “neem dat object van het schab” houdt voor een robot namelijk in: herken het object, bepaal zijn plaats,oriëntatie ende posities om dat vast te grijpen, plan de beweging (ondertussen niets raken) met sensoren vol ruis en veel onzekerheid. Heel wat rekenkracht is ervoor nodig. Voor een mens haast evident, uitgevoerd in enkele seconden, een vaardigheid die door miljoenen jaren is geoptimaliseerd. Er zijn onderzoekers die opperen dat onze hersenen de sterke ontwikkeling hebben doorgemaakt op het moment dat we onze handen begonnen te gebruiken. Maar voor een robot nog steeds een gigantische uitdaging. Om dat onderzoek te versnellen, heeft Amazon de Picking Challenge op het grootste roboticacongres ICRA in Seattle georganiseerd. 28 internationale teams namen deel om het mandje met de gewenste producten te vullen.

 

Picking Challenge

In een magazijn liggen de producten heel dicht bij elkaar om zo veel mogelijk plaats te sparen. In het rek dat de robots werd voorgeschoteld tijdens de Picking Challenge, lagen de producten verder uit elkaar. De onderzoekers kregen op voorhand een lijst van 25 verschillende producten zodanig dat de robots met kunstmatige intelligentie de objecten konden aanleren. Op de wedstrijd moesten ze een deel van die producten oppikken en dat volledig autonoom. Om de verschillende objecten te grijpen, gebruikten de robots een verscheidenheid aan grijpers: van vacuümzuigers tot twee- en meer vingerige robothanden, met zachte vingertoppen, met harde, met punten,… Sommige teams wisselen tijdens de wedstrijd automatisch vangrijper. De verscheidenheid duidt aan dat er nog geen uniforme werkende strategie bestaat. De teams kwamen ook heel wat onverwachte problemen tegen. Voor sommige bleek de lichtinval anders dan in hun labo, waardoor de sensoren de objecten niet meer herkenden, of was de kalibratie niet goed zodanig dat ze naast het object grepen of het schab zelf vastgrepen.

 

Bovendien ging alles traag, zeer traag. De verschillende keren dat ik op de twee dagen de wedstrijd bezocht, waren we blij dat er eens een product succesvol werd opgepikt. “Zoals verf zien drogen”, opperde een toeschouwer. De robot bewoog niet, maar de computers worstelden zich wel door de ontelbare lijnen code. Code die nog duidelijk betere algoritmes nodig hebben. Punten konden worden verdiend door de juiste artikelen op te pikken, punten werden afgetrokken indien de verpakking werd beschadigd of wanneer het artikel uit de grijper viel en van te hoog neerviel. De winnaar (Team RBO) scoorde 148 points, Team MIT 88 points, het verschil met 26 andere teams die op minder dan 35 punten strandden is treffend. Er is duidelijk nog heel wat meer onderzoek nodig.

 

Zo’n wedstrijd toont aan hoe ingenieus ons menselijk lichaam werkt en de gigantische uitdagingen om dit na te maken met een robot. De handigheid van een mens is nog zeer moeilijk over te brengen naar een robot, want naast grijpen, zijn mensen ook in staat tot veel complexere handelingen zoals assemblage en het bewerken van objecten. Nog maar pas werden de nieuwe robots Fetch en Freight voorgesteld, de ene is gemaakt om snel door het magazijn te rijden, de andere is groter om met zijn arm objecten uit de rekken te grijpen, maar ook hun capaciteiten zijn nog beperkt. Met deze technologie hopen de robotica-onderzoekers de werkomstandigheden te verbeteren en nieuwe economische mogelijkheden te benutten. Bovendien heeft deze technologie niet alleen toepassingen in de magazijnen, maar ook voor toekomstige service robots die dat blikje rechts achteraan, tussen de kaas en tomaten, uit je frigo moet halen of de cobots die actief zullen worden in de maakindustrie.